Recubrimiento hidrofóbico y procedimiento de obtención del mismo.

Recubrimiento hidrofóbico y procedimiento de obtención del mismo.

La presente invención se refiere a un recubrimiento hidrofóbico que comprende nanopartículas funcionalizadas y al procedimiento para obtenerlo.

El recubrimiento es particularmente útil para evitar que las superficies se cubran de hielo o de suciedad.

Recubrimiento hidrofóbico y procedimiento de obtención del mismo

Objeto de la invención La presente invención se refiere a un recubrimiento hidrofóbico que comprende nanopartículas funcionalizadas y nanopartículas sin funcionalizar y al procedimiento para obtenerlo.

El recubrimiento es particularmente útil para evitar que las superficies se cubran de hielo o de suciedad.

Estado de la técnica Es muy importante evitar el recubrimiento de las superficies con suciedad o con hielo, especialmente en sectores industriales como el energético o el sector de la locomoción.

Habitualmente el hielo o la suciedad que recubre las superficies pueden impedir la utilización de por ejemplo aviones o puede comprometer su eficiencia aerodinámica pudiendo ocasionar accidentes con grandes consecuencias.

Igualmente es un problema la acumulación de suciedad. Por ejemplo la acumulación de suciedad en los barcos, implica un aumento de rozamiento, incrementando el consumo de combustible, dado su mayor rozamiento con el agua.

Estos mismos problemas existen en la industria energética, a modo de ejemplo, la deposición de hielo sobre un generador eólico puede llegar a producir paradas de los aerogeneradores e incluso la ruptura de los álabes.

El problema de la deposición de hielo sobre las superficies se ha intentado resolver de diferentes maneras.

En la solicitud de patente CA2147084 se describe un sistema antihielo electrotérmico acoplado a un sensor de temperatura de manera que se activan resistencias cuando es necesario. Este sistema es capaz de derretir la capa de hielo, aunque hay que tener en cuenta que aumenta el peso del avión. Por ello su uso se ve limitado en aviones de gran tamaño.

En la solicitud de patente US5562265 se describe un sistema neumático que fragmenta el hielo que aparece en los bordes de las superficies. El sistema es capaz de vibrar a frecuencias elevadas, aumentando el deshielo. Como en el caso anterior, aumenta de manera considerable el peso de la superficie que quiere ser protegida del hielo.

Por otro lado son conocidos en el estado de la técnica materiales composites con base en polímeros que contienen flúor y modificados con nanotubos de carbono. Este tipo de materiales son hidrofóbicos, pero no han sido desarrollados para poder proteger una superficie de la acumulación de la suciedad o de la acumulación de hielo.

En la patente con número de publicación CN101274991 se describe un material composite, donde un polímero que contiene flúor tiene unidos covalentemente nanotubos de carbono. Dicho nanocomposite tiene un comportamiento hidrofóbico. En el documento chino el nanotubo modificado se injerta al polímero, además los grupos que contienen flúor están separados respecto al polímero por dos grupos éster y varios grupos metilo con lo que las características aportadas al polímero por dichos grupos que presentan flúor es menor respecto a una unión más directa, ya que se encuentran más alejados del polímero.

Este tipo de materiales no tienen las propiedades de transmisión de calor necesarias ni la hidrofobicidad necesaria para poder ser unos recubrimientos eficaces.

Por todo ello, del estado de la técnica, se deriva que el desarrollo de un recubrimiento que mejore las propiedades hidrofóbicas y la capacidad de conducción térmica, es aun de gran interés.

Descripción de la invención Los inventores han desarrollado un recubrimiento, que comprende un fluoropolímero y nanopartículas funcionalizadas y sin funcionalizar, que presenta unas característica hidrofóbicas excelentes, además de ser un excelente transmisor del calor.

La excelente hidrofobicidad del recubrimiento es una gran ventaja ya que impide la formación de hielo o la acumulación de suciedad, sobre las superficies en las que se aplica el recubrimiento. Por otro lado su excelente capacidad para transmitir el calor, hace posible que en caso de acumularse hielo, el recubrimiento pueda ser calentado para fundir el hielo formado.

Entre otras superficies, el recubrimiento de la invención, puede ser aplicado a superficies de aviones, generadores eólicos, barcos y trenes. Es muy importante que además de ser un recubrimiento hidrofóbico, impidiendo la deposición de suciedad y agua sobre él, el recubrimiento pueda ser calefactable, esto supone que si se llega a formar una capa de hielo sobre la superficie del recubrimiento, si recibe una fuente de calor, el recubrimiento es capaz de transmitir este calor, fundiendo el hielo formado. La fuente de calor puede ser microondas o una corriente. Preferentemente una corriente de 12 V.

Nada en el estado de la técnica sugiere que, un fluoropolímero que comprende nanopartículas funcionalizadas y nanopartículas sin funcionalizar presente esta excelente hidrofobicidad y pueda ser un buen transmisor del calor.

Por lo tanto la presente invención se refiere a un recubrimiento hidrofóbico que comprende: un fluoropolímero modificado con:

nanopartículas de carbono o nanopartículas de silicio, funcionalizadas con grupos perfluoroalquílicos que comprende de 1 a 15 átomos de carbono, donde los grupos perfluoroalquílicos están unidos a las nanopartículas mediante un grupo seleccionado entre: (CH2) n- o –COO (CH2) m donde n está definido por un número entero elegido entre: 2, 3, 4, 5 y 6 y m está definido por un número entero elegido entre: 2, 3, 4, y 5, y con nanopartículas de carbono o silicio no funcionalizadas.

Igualmente, en la presente invención se describe el procedimiento para la preparación del recubrimiento descrito arriba el cual comprende las etapas de:

a) oxidar nanopartículas de carbono o silicio y esterificar las nanopartículas oxidadas con alcohol perfluoroalquílico que comprende de 1 a 15 átomos de carbono en el caso del grupo de unión COO- (CH2) m o reaccionar un haluro perfluoroalquílico que comprende de 1 a 15 átomos de carbono con un iniciador radicalario en el caso de que el grupo de unión sea – (CH2) n; b) dispersar un fluoropolímero en un disolvente orgánico y c) adicionar las nanopartículas obtenidas en la etapa a) y nanopartículas no funcionalizadas a la dispersión de la etapa b) .

Como se ha comentado el recubrimiento de la invención permite mantener las superficies sobre las que se aplica, libres de suciedad y de hielo.

Por lo tanto, otro aspecto de la invención se refiere al uso del recubrimiento definido arriba como un recubrimiento antihielo y antisuciedad de un substrato.

Por último también forma parte de esta invención un artículo que comprende un substrato y el recubrimiento de la invención según se ha definido.

Descripción detallada de la invención Como se ha mencionado arriba la presente invención se refiere a recubrimiento hidrofóbico que comprende:

un fluoropolímero modificado con:

nanopartículas de carbono o nanopartículas de silicio funcionalizadas con grupos perfluoroalquílicos que comprende de 1 a 15 átomos de carbono, donde los grupos perfluoroalquílicos están unidos a las nanopartículas mediante un grupo seleccionado entre (CH2) n- o –COO (CH2) m donde n está definido por un número entero elegido entre: 2, 3, 4, 5 y 6 y m está definido por un número entero elegido entre: 2, 3, 4, y 5; y con nanopartículas de carbono o silicio no funcionalizadas.

Como se utiliza aquí el término “fluoropolímero” se refiere a un polímero que tiene unidades monoméricas que se repiten, seleccionadas entre el grupo que comprende: tetrafluoroetileno, perfluoro (metil vinil éter) , perfluoro (propil vinil éter) , perfluoro (etil vinil éter) , hexafluoropropileno y mezclas de ellos. Los fluoropolímeros pueden incluir polímeros lineales o ramificados. Otros fluoropolímeros posibles son fluororesinas y fluoroelastómeros. Ejemplo de estos fluororesinas es el politetrafluoroetileno. De manera particular el fluoropolímero es poliperfluoroalcoxietileno.

Preferentemente el fluoropolímero se encuentra comprendido entre un 80% y un 90% en peso respecto al peso total del recubrimiento. El peso total del recubrimiento se refiere al peso total del recubrimiento una vez éste está curado y aplicado.

El término nanopartículas como se entiende en la presente invención se refiere a unas partículas que tienen al menos una de sus dimensiones en el rango de los nanómetros. Las nanopartículas pueden ser nanoesferas, nanofibras o nanotubos. Los nanotubos pueden incluir una sola pared o pueden incluir una pluralidad de paredes, denominándose pared múltiple. Preferentemente las nanopartículas son nanotubos de pared múltiple. Las nanopartículas de carbono pueden ser nanopartículas de grafeno.

El grupo perfluoroalquilo... [Seguir leyendo]

1. Un recubrimiento hidrofóbico que comprende: un fluoropolímero modificado con:

nanopartículas de carbono o silicio funcionalizadas con grupos perfluoroalquílicos que comprende de 1 a 15 átomos de carbono, donde los grupos perfluoroalquílicos están unidos a las nanopartículas mediante un grupo seleccionado entre (CH2) n- o –COO (CH2) m donde n está definido por un número entero elegido entre: 2, 3, 4, 5 y 6 y m está definido por un número entero elegido entre: 2, 3, 4, y 5;

y con nanopartículas de carbono o silicio no funcionalizadas.

2. El recubrimiento hidrofóbico según las reivindicaciones 1 donde las nanopartículas son nanotubos de pared múltiple.

3. El recubrimiento hidrofóbico según reivindicación 1-2 donde el porcentaje de nanopartículas no funcionalizadas en peso respecto al peso total del recubrimiento se encuentra en un rango comprendido entre el 1% y el 2%.

4. El recubrimiento hidrofóbico según las reivindicaciones 1-3 donde el porcentaje de nanopartículas funcionalizadas en peso respecto al peso total del recubrimiento se encuentra en un rango comprendido entre el 9% y el 20%.

5. El recubrimiento hidrofóbico según las reivindicaciones 1-4 donde los fluoroalquilos es 1H, 1H, 2H.

2. perfluoro-1 octano.

6. El recubrimiento hidrofóbico según las reivindicaciones 1-5 donde el fluoropolímero es poliperfluoroalcoxietileno.

7. Un procedimiento para la preparación del recubrimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, el cual comprende: a) oxidar nanopartículas de carbono o silicio y esterificar las nanopartículas oxidadas con alcohol perfluoroalquílico que comprende de 1 a 15 átomos de carbono en el caso del grupo de unión COO- (CH2) m o reaccionar un haluro perfluoroalquílico que comprende de 1 a 15 átomos de carbono con un iniciador radicalario en el caso de que el grupo de unión sea – (CH2) n; b) dispersar un fluoropolímero en un disolvente orgánico y c) adicionar las nanopartículas obtenidas en la etapa a) y nanopartículas no funcionalizadas a la dispersión de la etapa b) .

8. Un artículo que comprende un substrato y el recubrimiento según las reivindicaciones 1-6.

9. Uso del recubrimiento según las reivindicaciones 1-6 como un recubrimiento antihielo y antisuciedad de un substrato.